结构基本计算原则

中国矿业大学贾福萍jfp_ljx@钢筋混凝土基本构件-----结构设计基本原则结构设计基本计算原则结构设计所涉及的问题分为两类：●第一类：共性的问题：属于基本计算原则⏹作用在构件上的载荷：其大小如何确定?⏹所用建材的强度如何确定?⏹结构安全可靠标准是什么？荷载与结构设计方法结构设计基本计算原则第二类: 具体问题：应用这些基本原则对各种不同的构件进行具体的设计和计算，并采取相应的构造措施使所设计的构件满足要求如何设计计算？如何保证安全、经济、合理？结构设计基本计算原则1 结构上的作用2 结构的抗力3 结构的功能和极限状态4 基本设计表达式1 结构上的作用1.1 作用及作用效应1.2 作用的分类1.3 荷载分类及荷载代表值1.1 作用及作用效应（1）结构上的作用•作用是使结构产生内力和变形的所有原因。

分为两类：•第一类：直接作用（荷载）：指施加在结构上的集中荷载和分布荷载。

（如：结构自重、风压、雪自重等）•第二类：间接作用：指引起结构外加变形、约束变形或振动的其它作用（如：温度变化、基础沉降、地震作用等）1.1 作用及作用效应（2）作用效应•作用效应是指各种作用施加在结构上，使结构产生的内力和变形。

•荷载效应load effect由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。

•内力：拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等•变形：拉伸、压缩、弯屈、挠度、扭转、转角和裂缝等1.2 作用的分类•按照随时间的变异性和出现的可能性分类：（1）永久作用：结构自重、土压力、地基变形（2）可变作用：温度变化、多遇地震（3）偶然作用：罕遇地震、爆炸、撞击•按照随空间位置的变异性分类：（1）固定作用：恒荷载、固定设备（2）可动作用：汽车、行人•按照结构的反应分类：（1）静态作用：结构自重、雪自重和楼面活荷载（2）动态作用：风荷载、地震作用、震动设备1.3 荷载分类和荷载的代表值（1）荷载分类1）永久荷载permanent load：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

混凝土结构设计原理第一章 钢筋混凝土的力学性能1、 钢和硬钢的应力—应变曲线有什么不同，其抗拉设计值fy 各取曲线上何处的应力值作为依据？答：软钢即有明显屈服点的钢筋，其应力—应变曲线上有明显的屈服点，应取屈服强度作为钢筋抗拉设计值fy 的依据。

硬钢即没有明显屈服点的钢筋，其应力—应变曲线上无明显的屈服点，应取残余应变为0.2%时所对应的应力σ0.2作为钢筋抗拉设计值fy 的依据。

2、 钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？ 答：冷加工的目的是提高钢筋的强度，减少钢筋用量。

冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧、冷轧扭加工等。

这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高，4、 试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 答：钢筋混凝土结构中钢筋应具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土黏结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。

5、 我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？用什么符号表示？ 答：我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有4种：热轧钢筋、钢铰丝、消除预应力钢丝、热处理钢筋。

我国的热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400三个等级，即I 、II 、III 三个等级，符号分别为 ( R) 。

6、 除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度？答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。

所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。

7、 混凝土的抗拉强度是如何测试的？答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。

由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。

8、 什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量？弹性模量与割线模量有什么关系？答：混凝土棱柱体受压时，过应力—应变曲线原点O 作一切线，其斜率称为混凝土的弹性模量，以E C 表示。

第2章结构基本计算原则2.1极限状态2.1.1 结构上的作用使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。

荷载就是直接作用，混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。

间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。

例如，地震对结构物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作用称为“地震荷载”。

结构上的作用使结构产生的内力(如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等)、变形、裂缝等统称为作用效应或荷载效应。

荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联系。

1）荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：（1）永久荷载在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。

（2）可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。

例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载又称活荷载。

（3）偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

例如，爆炸力、撞击力等。

2）荷载的标准值荷载标准值是荷载的基本代表值。

实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。

这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。

《建筑结构荷载规范》(GBJ 50009)规定，对于结构自身重力可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定。

可变荷载通常还与时间有关，是一个随机过程，如果缺乏大量的统计资料，也可近似地按随机变量来考虑。

考虑到我国的具体情况和规范的衔接，《建筑结构荷载规范》采用的基本上是经验值。

2．1．2 结构的功能要求1）结构的安全等级建筑物的重要程度是根据其用途决定的。

例如，设计一个大型体育馆和设计一个普通仓库，因为大型体育馆一旦发生破坏引起的生命财产损失要比普通仓库大得多，所以对它们的安全度的要求应该不同，进行建筑结构设计时应按不同的安全等级进行设计。

钢结构工程量计算规则钢结构工程量计算规则为了建立和健全公司预（结）算管理体系，统一钢结构工程量计算标准，规范预（结）算管理行为，有效控制项目实施运营成本，确保实现项目利益最大化，特制订本规则。

本规则适用于公司本级和各事业部对外商务报价、计划利润的测算、工程竣工决算、项目经理（或分包单位）承包费用和公司内部加工制作费用的结算管理。

一、工程量计算原则（一）、商务报价工程量的计算原则1、商务报价按招（投）标方案图或招标施工图计算工程量。

2、按招（投）标方案图报价的项目，如工程量由公司设计院负责提供的，则公司设计院在提供工程量时须注明设计使用软件、设计依据及荷载、适用规范、建筑物基本尺寸、构件型号规格等，手工计算部分工程量须提供详细的计算稿，计算稿须经计算人员和审核人员签名确认后方可提供。

如工程量由商务技术部门负责编制的，则由商务技术部门按照招（投）标方案图计算好工程量，并保存好工程量计算稿。

3、按招（投）标施工图报价的项目，由商务技术部门负责，按照招（投）标施工图计算工程量，并保存好工程量计算稿。

4、投标项目中标后，由商务技术部门负责将投标文件[包括招（投）标方案图或施工图、工程量计算稿、综合单价测算表及计算稿等资料]整理成册后，存档备查。

5、投标项目中标后，招（投）标方案图或施工图必须由营销部门负责送项目发包单位或招标单位进行书面确认后，方可移交商务技术部门存档。

6、中标项目的招（投）标方案图或施工图，如项目发包单位（或招标单位）在招标结束后要求退还的，则由营销部门负责将招（投）标方案图或施工图复印后，送项目发包单位（或招标单位）书面确认后，移交商务技术部门存档。

7、工程变更或设计变更联系单的工程量计算原则，参照商务报价工程量计算原则执行。

（二）、项目竣工决算（或进度结算）工程量的计算原则1、营销部门在签订工程施工承包[或构（配）件及材料供应]合同时，须明确项目竣工决算（或进度结算）工程量的计算标准及规则。

第二章 混凝土结构的基本计算原则第一节 概术结构设计的基本任和是正确合理地处理结构安全可靠与经济合理这一对矛盾。

总的来说，钢筯混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后，有下列几种：容许应力计算方法，破损阶段计算方法，极限状态计算方法。

材料的容许应力，是由材料的极限强度（混凝土）或者流限（钢筯）除以安全系数K 而得到的。

该法的主要优点是可沿用弹性匀质材料的《材料力学》概念计算，计算比较方便。

缺点是安全系数的确定比较主观。

这种方法的计算准则是：结构的最大内力不应大于结构的承载能力，其设计表达式为 K M M P /其中P M 是截面所能承受的破损内力。

K 是安全系数。

定值观点下的安全系数是人们对许多未知的无法了解和控制的因素的估计，以及对安全度的期望而经验地加以确定的。

它并不能从定量上度量结构的可靠程度，其要本原因在于它不能作为度理设计变量变异性的尺度。

第二节 几个基本概念结构上的作用可分为直接作用和间接作用。

按时间变异的特点，可以分为 永久作用，可变作用，偶然作用。

结构抗力的广义概念是指结构构件承受作的效应的各种能力。

对结构构件的变菜效应，相应地有结构的刚度，刚度也是一种广义的抗力。

第三节 概率极限状态设计方法安全，适用，耐久 总 为结构的可靠性。

结构的极限状态及分类：（1）承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变用。

当结构或构件出现下列状态之一时，即可认为超过了承载能力极限状态：1 整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡。

2因其材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度塑性变形而不适于继椟 承载。

3结构转变为机动体系。

4结构或构件丧失稳定性。

（2）正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值1影响正常使用和外观变形。

2影响正常使用或耐久性能的局部受到损坏3造成不舒或对设备发生影响过大的振动。

其实可以理解为结构或结构构件使用功能的破坏或受损害 ，或结构质量的恶化。

主要内(1) 结构上的作用、作用效应及结构抗力①结构上的作用指施加在结构上的荷载（直接作用），以及引起结构外加变形或约束变形的原因（间接作用）。

概念分类A. 按随时间的变异分永久作用可变作用偶然作用在设计使用期内，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计在设计使用期内，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略在设计使用期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短B. 按随空间位置的变异分固定作用自由作用在结构空间位置上具有固定的分布在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布C. 按结构的反应特点分静态作用动态作用不使结构或结构构件产生加速度，或所产生的加速度很小而可以忽略不计使结构或结构构件产生不可忽略的加速度②作用效应指由结构上的作用使结构或构件产生的内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩)和变形(挠度、转角和裂缝等)。

若作用为直接作用，则其效应称为荷载效应作用在结构上的荷载，除永久作用外，都是不确定的随机变量，所以荷载效应一般也是随机变量荷载与荷载效应的关系Q S 荷载与荷载效应之间近似为线性关系：S CQ=式中，为荷载效应系数C 例如l －－荷载效应－－荷载效应系数M 218l 218M q l =跨中弯矩：主要影响因素：材料性能、几何参数及计算模式指结构或结构构件承受内力和变形的能力，如构件的承载能力、刚度、抗裂度等③结构抗力R①安全性②适用性③耐久性结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。

在正常使用过程中,应具有良好的工作性。

不产生过大的变形或过宽的裂缝,不影响正常使用。

在设计规定的使用年限内,在正常维护条件下,应有足够的耐久性,不发生钢筋锈蚀和混凝土严重风化、腐蚀、脱落等现象。

足够的耐久性指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料的性能恶化不会导致结构出现不可接受的失效概率。

即，在正常维护条件下结构正常使用到规定的设计使用年限。

建筑结构设计基本原则
下面是给大家带来关于建筑结构设计基本原则，以供参考。

1、建筑结构设计应确定合理的结构形式。

装配整体式钢筋混凝土结构房屋适用于砖混结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构，在平面和竖向结构应尽量均匀规则，根据建筑的特点合理确定结构形式，房屋适用的最大高度应符合《混凝土结构设计规范》（Gb50010-2002）第11.1条“一般规定”要求。

2、建筑结构的设计计算原则。

装配整体式钢筋混凝土是为了适应大工业化生产方式的要求，采用预制构件和现场装配施工为主的生产方式，总体上不改变建筑的结构形式，因此，装配整体式结构房屋的整体设计计算方法，可以参考国家现行结构设计规范，套用现行的设计计算方法，受力性能等同于现浇结构房屋。

3、根据装配整体式结构特点合理确定预制范围。

为了提高建筑的工业化程度，建筑结构设计应该在保证结构可靠的前提下提高预制率，而不是“为了预制而预制”，与一般现浇结构一样进行结构计算，并要遵循结构概念设计中“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“节点更强”的原则，与一般现浇结构的区别仅仅是生产方式的不同，具体来讲就是：主结构垂直承重构件采用现浇，如剪力墙、框架柱仍采用现浇方式，其余水平构件和垂直非承重构件可以采用预制，同时应保证受力节点为现浇连接，以保证建筑物的整体性、抗震性，提高防渗漏性能和隔
音性能，并有利于消除安装误差。